基于层次拓扑树的虚拟机节能分配算法

为了均衡分布式数据中心物理主机多维资源的利用率,减少物理主机使用数量,节约能耗,提出了一种基于层次拓扑树的虚拟机节能分配算法HTES(hierarchical topology energy saving),此算法可以有效提升虚拟机分配效率.利用Laplacian矩阵,对大规模网络拓扑分割,建立了层次拓扑树模型.基于层次拓扑模型,根据虚拟机请求中IP地址与数据中心的距离,将虚拟机请求分组,从层次拓扑树模型中查询合适的物理主机区域,按虚拟机请求与物理主机的资源匹配度进行虚拟机的分配.将HTES与其他3种算法进行模拟仿真实验,从虚拟机分配时间、资源均衡率、能耗和物理主机使用情况等方面验证了HTES算法能够有效加快物理主机搜索速度,增加底层占用物理主机的集中度,降低底层物理主机的使用数量,达到节约能耗的目的.     

一种基于资源使用阈值边界的虚拟机分配策略

虚拟机分配策略是提高云数据中心的物理主机利用率和降低能量消耗的关键技术。提出一种基于资源使用阈值边界的虚拟机(resource utilization thresholds virtual machine,RUT-VM)分配算法,建立了资源使用效率阈值边界和性能参数的数学模型; RUT-VM算法可以根据云端当前工作负载的状态来获得资源的使用效率情况,在工作负载高于或者低于设置的阈值上界与阈值下界时,将物理主机上的虚拟机进行迁移,放置到新的物理主机上。利用CloudSim3.0作为云数据中心的云端RUT-VM分配策略的测试环境。测试结果表明,RUT-VM分配算法可以减少云数据中心的服务等级协议(service level agreement,SLA)违规,保证云计算的服务质量, 与其它的虚拟机分配算法比较起来,可以明显的降低能量消耗。     

基于负载预测的虚拟机资源优化分配方案

云计算环境下,为了提高主机资源利用率和保证性能,考虑了主机负载因素的影响,提出了一种基于负载预测的虚拟机资源优化分配方案。通过预测主机负载情况,过滤掉即将达到警告值的主机,保证主机性能,防止虚拟机因负载过重发生不必要的迁移;对参与分配的物理机进行资源最大化利用分配,提高物理主机的资源利用率。通过仿真实验对该方案进行验证。实验结果表明该方案在保证了主机性能的同时提高了资源利用率。     

云环境下面向能耗降低的虚拟机部署算法

为降低大规模数据中心的能耗,提出了一种虚拟机部署算法——三阈值节能算法(TTEA).该算法利用能耗与处理器资源利用率的线性关系,将负载过重和负载过轻主机上的虚拟机迁移到负载适度的主机上,而负载正常主机上的虚拟机不发生迁移.基于TTEA,进一步提出了4种虚拟机的选择策略,并通过实验对比选择HLGP策略作为最佳策略.仿真结果表明,与单阈值算法和双阈值算法相比,HLGP策略能有效降低数据中心的能耗,保持高的服务质量.     

绿色云计算环境中基于温度感知的虚拟机迁移策略

虚拟机迁移策略是提高云数据中心的物理主机利用率和降低能量消耗的关键技术。提出了绿色云计算环境中基于温度感知的虚拟机迁移策略 (temperature-aware virtual machine migration,TA-VMM)。主要考虑物理主机处理器的温度情况作为选择和分配虚拟机的关键因素。建立了虚拟机迁移过程中物理资源的温度和能量的数学模型; 以最小温度距离 (minimum temperature distance,MTD)作为虚拟机选择的重要考虑因素;以温度距离比率 (temperature distance ratio,TDR)作为虚拟机重新分配的重要考虑因素;以Cloudsim3.0云计算模拟器中的物理主机超负载检测算法和虚拟机分配策略作为TA-VMM的性能比较对象。利用Cloudsim3.0模拟器建立了TA-VMM的仿真环境,实验结果表明,与Cloudsim中已有的虚拟机迁移策略比较,TA-VMM在节省能量和虚拟机迁移次数方面具有较好的性能, 服务协议(service level agreement,SLA)违规方面只有极小的增加。     

一种融合虚拟机选择的虚拟机放置方法

为了节省云数据中心的能量消耗,提出一种融合虚拟机选择的虚拟机放置方法.该策略将虚拟机迁移过程划分为物理主机状态检测,虚拟机选择和虚拟机放置3个步骤;在物理主机状态检测和虚拟机选择阶段,选取了Cloudsim项目中已有的且被证明是优秀的鲁棒局部归约检测方法和最小迁移时间选择方法;在最后的虚拟机放置阶段,以虚拟机和物理主机...     

基于DPSO负载可控的虚拟网络映射算法

针对多租赁模式下的虚拟网络映射问题,以降低底层链路负载、加快映射速度、提高底层物理资源利用率为目标,将离散粒子群算法与虚拟节点映射规则相结合,提出了物理节点可复用、负载可控制的MLB-VNE-SDPSO算法.该算法在兼顾CPU等主机资源利用率的前提下节约了物理链路的带宽资源,缩短了虚拟链路的映射过程.仿真实验表明,在保证网络负载的前提下,获得了较好的物理节点利用率,提高了虚拟网络的收益成本比.     

基于DPSO负载可控的虚拟网络映射算法

针对多租赁模式下的虚拟网络映射问题，以降低底层链路负载、加快映射速度、提高底层物理资源利用率为目标，将离散粒子群算法与虚拟节点映射规则相结合，提出了物理节点可复用、负载可控制的MLB-VNE-SDPSO算法.该算法在兼顾CPU等主机资源利用率的前提下节约了物理链路的带宽资源，缩短了虚拟链路的映射过程.仿真实验表明，在保证网络负载的前提下，获得了较好的物理节点利用率，提高了虚拟网络的收益成本比.     

一种多租户云的内部网络共享策略

针对现有多租户云无法保障租户网络性能的问题,提出一种内部网络共享策略(FairNet)。该策略平衡了最小保证、公平分配、最大利用3个目标;为虚拟机增加了保证带宽和最大带宽2个定量描述网络性能的新参数,作为计算虚拟机和租户权重的基础;在虚拟机监视器中实现了限速器、队列和调度器;确保主机上每个虚拟机都能分配到一个最小带宽,且剩余带宽被虚拟机按需共享;综合考虑租户在链路发送端和接收端的带宽需求来计算租户权重,并按照权重的比例分配链路带宽。在NS-3仿真器上进行了实验,结果表明:FairNet在不同的通信模式下均能比其他算法更公平地分配链路带宽,有效消除了发送端和接收端不平衡的影响,能够确保虚拟机在主机上的最小带宽,以远比PS-N小的计算代价取得仅次于PS-N的网络公平性。     

云数据中心基于负载预测的物理主机状态检测策略

针对云数据中心现有物理主机状态检测算法对提高云数据中心物理资源的利用率效果不明显问题,提出了基于负载预测的物理主机状态检测策略(load prediction based physical host status detection,LP-PHSD),LP-PHSD利用时间序列和二次指数平滑法预测出物理主机在未来一段时间内的资源利用率情况,同时结合绝对中位差方法,确定资源利用率动态阈值边界,选择适当的时刻进行迁移,提高物理资源的利用效率,降低能量消耗.LP-PHSD包括源物理主机状态检测和目标物理主机状态检测2个部分,可以很好地判断出虚拟机迁移的时刻.实验表明,经LP-PHSD策略优化后的新虚拟机迁移方法与近几年的BenchMark迁移模型比较起来,云数据中心的总体能量消耗降低,虚拟机迁移次数减少,云服务质量明显提高.     

基于多目标优化的虚拟机放置方法

在虚拟机放置问题中,传统启发式方法不能完全适用于复杂的云计算环境,采用智能算法的研究又缺乏对时间开销的考虑。针对上述问题,提出一种基于Memetic算法的虚拟机放置(Memetic algorithm-based virtual machine placement MAVMP)方法。MAVMP方法针对云数据中心运营情况建立了最小化能耗、最小化运行时服务等级协议违例率(service level agreement violation time per active host, SLATAH)以及最大化资源利用率的多目标优化模型,将虚拟机按照资源请求情况进行分类,并利用该分类方法改进了Memetic算法,利用改进后的Memetic算法求解多目标优化模型,得到虚拟机放置方案。仿真实验结果表明,仿真数据中心利用MAVMP方法进行虚拟机放置后,其在能耗、资源利用率以及服务质量的评价指标上都有着良好表现。并且,MAVMP方法与已有的基于智能算法的虚拟机放置方法相比计算时间也大幅下降。     

一种基于蚂蚁算法的Mesh网公平路由算法

无线Mesh网的集中式网络控制结构,由位于有线网中的控制中心监测Mesh网拓扑变化和用户的性能需求,并计算从无线路由器到网关的路径。根据这一结构,提出了一种基于蚂蚁算法的带宽公平分配路由算法。该算法可以通过平衡流量负载最大化网络利用率,并对每用户提供公平的带宽分配服务。仿真表明,该算法的结果非常接近理论最优解。     

基于服务质量的动态资源分配算法

在网络虚拟化过程中,当前大多数物理资源分配算法,主要考虑了资源利用率和网络收益,而忽略了虚拟网络请求的服务质量,从而在不同用户之间造成不公平。针对该问题,提出基于服务质量的动态资源分配算法。该算法在空闲时频资源非连续情况下,只有当虚拟网络请求的生命周期足够长,满足重分配影响因子情况下,才优先为资源量小的虚拟网络请求重分配物理资源;在空闲时频资源连续情况下,综合考虑优先级、时间容忍和网络收益因素影响,为虚拟网络请求分配相适应的物理资源。仿真结果表明,该算法相对于传统基于生命周期的动态资源分配算法和贪婪动态分配,在实现物理资源高效利用的前提下,不但保障了虚拟网络请求的服务质量,而且降低了该算法的运行时间。     

基于频谱资源共享的动态分配算法

针对虚拟网络(virtual network,VN)请求的动态性和时变性,并充分考虑网络动态性导致物理资源出现碎片化或负载不均的情况,提出了基于频谱资源共享的动态分配算法(dynamic allocation algorithm based on spectrum resource sharing,DAA-SRS),该算法结合虚拟请求的生命周期,进行子信道分配和重分配,使不同虚拟网络以一种机会共享的方式占用相同的物理资源.针对无线虚拟网络资源请求接受率、物理网络收益等性能指标进行仿真分析,仿真结果显示,该算法可显著提高虚拟网络请求的接受率.     

监控与预测的云资源优化配置

针对云环境下虚拟机资源在多数时间中处于闲置状态导致云资源利用率低的问题,设计一种云资源监控系统,并在云监控基础上提出一种基于自回归积分滑动平均(ARIMA)模型的动态负载预测与资源配置的方法.该方法利用虚拟机负载与配置的关系,通过预测负载情况,提前启动或者挂起虚拟机,提高云资源的利用率.研究结合OpenStack云环境提供的虚拟机,实现其下的云资源监控,预测和弹性分配功能.结果表明:该系统能准确预测虚拟机的需求量,所制定的资源弹性分配策略能够提高云资源的利用率,进一步节约成本.     

基于个性化的云平台虚拟机部署机制的研究

云平台中传统虚拟机部署策略通常是依据单一性能指标来选择目标宿主机,而忽略了承担不同业务的虚拟机对不同资源依赖性的差异,从而导致因资源得不到合理分配而引起的过度迁移现象。针对以上问题,提出了云平台下一种虚拟机的个性化部署机制,该机制通过时间序列预测机制对宿主机的负载进行预测,并结合虚拟机的个性化负载需求,选择并部署在适当的宿主机上。实验结果显示,利用该机制部署虚拟机,在一定程度上能够有效降低虚拟机迁移频率,延长发生首次迁移的时间。